穿著保暖衣服觀看冰雪比賽，以往在零下二十幾度室外冰雪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館中被凍得瑟瑟發(fā)抖的觀眾們，此刻卻再也不用置身于“寒風(fēng)料峭”中了，而是盡情沉浸于周?chē)囊黄猓M享冰雪運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的無(wú)窮魅力。如此溫暖的觀賽體驗(yàn)是由復(fù)合材料帶來(lái)的。作為“賽道環(huán)境營(yíng)造及觀賽環(huán)境保障技術(shù)研究”的重要成果之一，將柔性石墨烯、氣凝膠[CB1] 、疊加態(tài)等材料復(fù)合使用的新技術(shù)，能為冰雪運(yùn)動(dòng)提供熱舒適保障，可以有效消除觀眾在寒冷環(huán)境下的不適感，創(chuàng)造出更良好的觀賽體驗(yàn)。
提供這項(xiàng)保暖“黑科技”的幕后功臣，正是清華大學(xué)建筑學(xué)院副教授曹彬及其團(tuán)隊(duì)。曹彬在接受采訪時(shí)向《中國(guó)電子報(bào)》記者表示，自己帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)的研究課題是“賽道環(huán)境營(yíng)造及觀賽環(huán)境保障技術(shù)研究”。根據(jù)曹彬的介紹，課題研究以人體的熱調(diào)節(jié)作為理論基礎(chǔ)，使用暖體假人模擬真人的產(chǎn)熱和散熱過(guò)程，將暖體假人置身于不同的氣象條件下，通過(guò)分析假人各個(gè)部位的表面溫度和導(dǎo)出指標(biāo)，判斷人的熱舒適狀況。
基于人體的熱調(diào)節(jié)理論，研究團(tuán)隊(duì)充分考慮了觀賽區(qū)的實(shí)際場(chǎng)景和觀眾的觀賽行為，對(duì)熱舒適保障措施的形式進(jìn)行了有針對(duì)性的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。曹彬向《中國(guó)電子報(bào)》記者指出，無(wú)論是哪種觀賽場(chǎng)景，復(fù)合材料的應(yīng)用都能在冰雪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館的熱舒適保障過(guò)程中扮演重要角色。“我們采用的復(fù)合材料中主要包括柔性石墨烯發(fā)熱材料、氣凝膠材料和疊加態(tài)材料。”據(jù)曹彬介紹，柔性石墨烯發(fā)熱材料起效迅速，加熱狀態(tài)下表面溫度可穩(wěn)定在40攝氏度以上，溫度分布均勻；氣凝膠材料在同等隔熱性能下，厚度約為傳統(tǒng)隔熱材料的1/3至1/5，且具備防火疏水性；標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的疊加態(tài)材料單位面積重量48g/m2，在相同保暖效果下，厚度相當(dāng)于羽絨服的1/5。
將加熱功能與觀眾席進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)就是團(tuán)隊(duì)研發(fā)成果的一種實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景，在這個(gè)場(chǎng)景中，研發(fā)人員要考慮到發(fā)熱、隔熱和避免能源損耗這三個(gè)方面。發(fā)熱方面，曹彬向記者談道，針對(duì)新建的冰雪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館觀眾席，可在坐席臺(tái)階表面鋪設(shè)一層具有封裝外殼的坐板，外殼內(nèi)裝有石墨烯片，通過(guò)實(shí)時(shí)通電來(lái)發(fā)揮石墨烯的發(fā)熱功能，使座板表面溫度迅速提升。
在外部環(huán)境寒冷的情況下，如果要確保熱量充分向人體傳導(dǎo)，就要同時(shí)保證坐板非加熱側(cè)的隔熱性能?；谶@一考慮，曹彬團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)坐板時(shí)將氣凝膠材料與石墨烯片結(jié)合使用，發(fā)揮氣凝膠的隔熱作用，減少熱量向環(huán)境的散失。
當(dāng)坐席沒(méi)有觀眾或是觀眾稀少時(shí)，避免對(duì)坐席無(wú)謂加熱造成能源浪費(fèi)就顯得十分關(guān)鍵。曹彬?qū)τ浾弑硎?，加熱坐席?huì)設(shè)置傳感器，通過(guò)傳感器可以判斷是否有人坐在座位上。“只給有觀眾坐的座位加熱，以避免熱量損失和能源浪費(fèi)?！辈鼙蛘f(shuō)。
對(duì)于未安裝固定加熱坐板的場(chǎng)館，依賴(lài)復(fù)合材料的熱舒適保障措施要更加“可移動(dòng)化”。曹彬表示，這種情況下就需要移動(dòng)加熱坐墊和加熱衣服來(lái)為觀眾“保溫”。其中，考慮到室外觀眾席可能存在化雪情況，移動(dòng)加熱坐墊內(nèi)部又存在電子元件，所以會(huì)更注重外層材料的防水性，采用疏水材料來(lái)封裝石墨烯片。對(duì)于加熱衣服，使用了輕薄的疊加態(tài)材料發(fā)揮保溫性能，在人體腹部和腰部等部位通過(guò)石墨烯片進(jìn)行加熱，同時(shí)配有微信小程序，藍(lán)牙連接后，觀眾可以在手機(jī)上實(shí)時(shí)查看服裝各部位的溫度，并通過(guò)輸入溫度值，對(duì)加熱效果進(jìn)行快速精準(zhǔn)調(diào)控。
基于復(fù)合材料的個(gè)體加熱技術(shù)能為冰雪運(yùn)動(dòng)提供熱舒適保障，讓冰雪運(yùn)動(dòng)更具溫度，但在曹彬看來(lái)，這些材料和技術(shù)實(shí)現(xiàn)的加熱保溫功能并不僅僅局限于冰雪運(yùn)動(dòng)。曹彬向記者表示，未來(lái)，復(fù)合材料和個(gè)體加熱技術(shù)會(huì)更具普惠性，逐漸走向量產(chǎn)的加熱保暖衣服等新技術(shù)產(chǎn)品有望為極端環(huán)境下作業(yè)的工作人員帶來(lái)更多溫暖與關(guān)懷。